JPWO2013038694A1 - 非接触受電装置および非接触電力伝送装置 - Google Patents

非接触受電装置および非接触電力伝送装置 Download PDF

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Abstract

本発明に係る非接触電力伝送装置において、非接触受電装置は、給電装置として用いる誘導加熱装置からの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイル（２）と受電コイルからの電力が供給される負荷装置（１０）との接続を開閉する切り替え部（８）を備えており、切り替え部の開閉動作を制御する受電側制御部は、受電コイルから負荷装置への供給電力を調整するために、切り替え部の開閉動作を制御するよう構成されている。

Description

本発明は、高周波磁界を利用して被加熱物の加熱を行う誘導加熱装置を給電装置として用いて、その誘導加熱装置上に載置されて、誘導加熱装置からの高周波磁界を利用して電力が給電される非接触受電装置、並びに誘導加熱装置と非接触受電装置とを備える非接触電力伝送装置に関するものである。
給電装置として用いられる誘導加熱装置から電力が供給される従来の非接触受電装置においては、受電装置側にスイッチを設けて使用者が使用状態を見ながら手動にて受電動作と受電停止の切替え操作を行う構成であった。従来の非接触電力伝送装置においては、給電装置である誘導加熱装置と非接触受電装置の両方にスイッチを設けて、誘導加熱装置と非接触受電装置の両方のスイッチをオン状態とすることにより、誘導加熱装置から非接触受電装置への給電動作を行う構成であった（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の非接触電力伝送装置においては、非接触受電装置に信号を送信する送信手段を設け、給電装置である誘導加熱装置に非接触受電装置から所定の信号を受信する受信手段と、鍋などの被加熱物の有無を検知する鍋検知手段と、を設けた構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この従来の非接触電力伝送装置においては、誘導加熱装置において受信手段が非接触受電装置から所定の信号を受信した場合、および鍋検知手段が被加熱物（鍋）を検知した場合に誘導加熱装置における加熱コイルに高周波電流が供給される構成である。また、従来の非接触電力伝送装置においては、鍋検知手段が被加熱物（鍋）を検知したとき、誘導加熱装置が非接触受電装置からの所定の信号を受信することにより非接触受電装置の温度制御や電力制御を行っていた（例えば、特許文献２参照）。
なお、本明細書の開示において、非接触とは、電気的および機械的に結合された状態となっていない状態を言い、単に装置上に載置された装置同士の接触状態を含むものとする。
特開平０４−１５６２４２号公報 特開平０５−１８４４７１号公報
前述のように、誘導加熱装置を給電装置として用いる場合においては、給電される非接触受電装置における受電動作の開始／停止という簡易な制御しか行うことができないという問題がある。また、特許文献１に開示された非接触電力伝送装置において給電動作を行うためには、誘導加熱装置と非接触受電装置の両方のスイッチを操作しなければならず、使用勝手が悪いという問題がある。また、受電装置側の準備ができていない状態において、受電装置側のスイッチがオンになっていた場合、誤って給電装置側のスイッチがオン状態になると、使用者の意図に反して非接触受電装置が駆動されることになり、安全性の点で問題を有していた。
さらに、給電装置として誘導加熱調理器を用いた場合には、誘導加熱調理器の性能を左右する出力や加熱コイルの形状などがメーカーによって相違し、また、同じメーカーであっても機種によって相違するため、使用する誘導加熱調理器によって非接触受電装置の受電動作がばらつき、十分な性能を得られない場合が生じるという問題を有していた。
特許文献２に開示された非接触電力伝送装置においては、鍋に似た電気特性を有する非接触受電装置が給電装置である誘導加熱調理器上に載置された場合、誘導加熱調理器が非接触受電装置を鍋と誤認して加熱動作を開始するという問題がある。このような非接触電力伝送装置においては、誘導加熱調理器が鍋を加熱するための出力と、非接触受電装置が必要とする受電のための出力とが相違するため、非接触受電装置が十分な性能を得られないという問題を有していた。
また、特許文献２に開示された従来の非接触電力伝送装置の構成のように、非接触受電装置の温度制御や電力制御を行うためには、給電装置である誘導加熱調理器と非接触受電装置との間で情報の受け渡しが必要である。このため、従来の非接触電力伝送装置の構成では、専用の機器が必要となり、使用できる誘導加熱調理器が制限されるという課題を有していた。
本発明は、前記従来における種々の課題を解決するものであり、安全性および信頼性が高く、受電動作を効率高く行うことができるとともに、非接触受電装置を制御することより所望の受電電力制御を行うことができる非接触受電装置および非接触電力伝送装置の提供を目的とする。
上記課題を解決するために本発明に係る非接触受電装置は、
給電装置として用いる誘導加熱装置からの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイルと、
前記受電コイルからの電力が供給される負荷装置と、
前記受電コイルと前記負荷装置の接続を開閉する切り替え部と、
前記切り替え部の開閉動作を制御する受電側制御部と、を備え、
前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉時間を制御するよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る非接触受電装置は、安全性および信頼性が高く、受電動作を効率高く行うことができるとともに、非接触受電装置を制御することより所望の受電電力制御を行うことができる。
本発明に係る非接触電力伝送装置は、
高周波磁界を発生する加熱コイルと加熱側送信部とを有し、給電装置となる誘導加熱装置、および
前記誘導加熱装置上に載置されて、前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて所望の電力を形成する非接触受電装置、を備え、
前記非接触受電装置は、
前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイルと、
前記受電コイルからの電力が供給される負荷装置と、
前記受電コイルと前記負荷装置の接続を開閉する切り替え部と、
前記切り替え部の開閉動作を制御する受電側制御部と、を備え、
前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作を制御するよう構成されており、
前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉時間を、当該誘導加熱装置の再起動可能である期間内に設定するよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る非接触電力伝送装置においては、安全性および信頼性が高く、受電動作を効率高く行うことができるとともに、非接触受電装置を制御することより所望の受電電力制御を行うことができる。
本発明によれば、安全性および信頼性が高く、受電動作を効率高く行うことができるとともに、非接触受電装置における制御により受電電力制御を行うことができる非接触受電装置および非接触電力伝送装置を提供することができる。
本発明に係る実施の形態１の非接触受電装置および非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示す図 実施の形態１における非接触受電装置の別の構成をブロック図で示す図 実施の形態１における非接触受電装置の温度制御時の動作を示すフローチャート 実施の形態１における非接触受電装置の各部の波形図本発明の実施の形態１における非接触受電装置の各部波形を示す図 本発明に係る実施の形態２の非接触受電装置および非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示す図 本発明に係る実施の形態３の非接触受電装置および非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示す図 実施の形態３における非接触受電装置の出力電圧制御時の動作を示すフローチャート 実施の形態３における非接触受電装置の各部の波形図 本発明に係る実施の形態４の非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示す図 本発明に係る実施の形態５の非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示す図
本発明に係る第１の態様の非接触受電装置は、給電装置として用いる誘導加熱装置からの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイルと、
前記受電コイルからの電力が供給される負荷装置と、
前記受電コイルと前記負荷装置の接続を開閉する切り替え部と、
前記切り替え部の開閉動作を制御する受電側制御部と、を備え、
前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作を制御するよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第１の態様の非接触受電装置においては、非接触受電装置と給電装置として用いる誘導加熱装置との間での専用の通信制御を行う必要がなく、非接触受電装置において制御することにより、受電電力制御を行うことが可能となる。このため、給電装置として汎用の誘導加熱装置を用いることが可能となり、給電装置として用いる機器に対する制限が少なく使い勝手の良い受電装置を実現することができる。
本発明に係る第２の態様の非接触受電装置は、前記の第１の態様の前記受電側制御部が、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作における開時間を、給電装置として用いる誘導加熱装置の再起動可能である期間内に設定され、前記切り替え部の開閉動作における開時間が閉時間より長く設定されている。
上記のように構成された本発明に係る第２の態様の非接触受電装置においては、非接触受電装置のみにおける制御により受電電力制御を行うことができる、使い勝手の良い受電装置を実現することができる。
本発明に係る第３の態様の非接触受電装置は、前記の第１の態様または第２の態様の前記受電側制御部が、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作において、前記切り替え部を開状態とすることにより、前記誘導加熱装置を加熱停止状態とした後、前記誘導加熱装置が再起動可能な時間内で前記切り替え部を一定時間閉状態として、前記誘導加熱装置の加熱動作を再開させるよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第３の態様の非接触受電装置においては、誘導加熱装置が自動的に停止することを回避することが可能となるため、非接触受電装置を制御する際に誘導加熱装置との間で通信などを行う必要がない状態でも受電制御を行うことが可能となる。このため、本発明に係る第３の態様の非接触受電装置は、汎用の誘導加熱装置を使用することができ、給電装置として機器に対する機種制限が少なく、使い勝手の良い非接触受電装置を実現することができる。
本発明に係る第４の態様の非接触受電装置は、前記の第１の態様乃至第３の態様において、前記負荷装置の一部が被加熱物を加熱するヒータで構成されており、前記ヒータまたは前記ヒータで加熱される被加熱物の温度を検出する温度検出部を備え、前記受電側制御部は前記温度検出部が所定の温度になるように前記切り替え部の開閉動作を制御して、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第４の態様の非接触受電装置においては、ヒータまたは被加熱物の温度制御を非接触受電装置において行うことが可能となり、誘導加熱装置において電力制御を行う必要がない。このため、ヒータまたは被加熱物の温度情報を誘導加熱装置に対して呈示する必要がなく、汎用の誘導加熱装置の使用が可能となり、給電装置としての機器に対する機種制限が少なく、使い勝手の良い非接触受電装置を実現することができる。
本発明に係る第５の態様の非接触受電装置は、前記の第１の態様乃至第３の態様において、前記負荷装置の一部が受電側加熱コイルと、前記受電側加熱コイルにより加熱される加熱部で構成されており、前記加熱物の温度を検出する温度検出部を備え、前記受電側制御部は前記温度検出部が所定の温度になるように前記切り替え部の開閉動作を制御して、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第５の態様の非接触受電装置においては、加熱部の温度制御を非接触受電装置において行うことが可能となり、誘導加熱装置において電力制御を行う必要がない。このため、加熱部の温度情報を誘導加熱装置に対して呈示する必要がなく、汎用の誘導加熱装置の使用が可能となり、給電装置としての機器に対する機種制限が少なく、使い勝手の良い非接触受電装置を実現することができる。
本発明に係る第６の態様の非接触受電装置は、前記の第１の態様乃至第３の態様において、前記負荷装置の一部が電源回路で構成されており、前記電源回路の電圧を検出する電圧検出部を備え、前記受電側制御部は前記電圧検出部が所定の電圧になるように前記切り替え部の開閉動作を制御して、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第６の態様の非接触受電装置においては、
電源回路の電圧制御を非接触受電装置において行うことが可能となり、誘導加熱装置において電力制御を行う必要がない。このため、電源回路の電圧などの制御情報を誘導加熱装置に対して呈示する必要がなく、汎用の誘導加熱装置の使用が可能となり、給電装置としての機器に対する機種制限が少なく、使い勝手の良い非接触受電装置を実現することができる。
本発明に係る第７の態様の非接触電力伝送装置は、高周波磁界を発生する加熱コイルを有し、給電装置となる誘導加熱装置、および
前記誘導加熱装置上に載置されて、前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて所望の電力を形成する非接触受電装置、を備え、
前記非接触受電装置は、
前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイルと、
前記受電コイルからの電力が供給される負荷装置と、
前記受電コイルと前記負荷装置の接続を開閉する切り替え部と、
前記切り替え部の開閉動作を制御する受電側制御部と、を備え、
前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉時間を制御するよう構成されており、
前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作における開時間を、当該誘導加熱装置の再起動可能である期間内に設定されている。
上記のように構成された本発明に係る第７の態様の非接触電力伝送装置においては、非接触受電装置を制御するために、誘導加熱装置との間で通信などを行う必要がなく、汎用の誘導加熱装置を使うことができるため、給電装置として用いる誘導加熱装置に対する機種制限が少なく、使い勝手の良い電力伝送装置を実現することができる。
本発明に係る第８の態様の非接触電力伝送装置は、前記の第７の態様において、前記誘導加熱装置からの高周波磁界を前記受電装置が受けて電力を形成するとき、前記受電コイルが、前記誘導加熱装置の加熱コイルと対向する位置に載置されるよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第８の態様の非接触電力伝送装置においては、非接触受電装置を制御する際に誘導加熱装置との間で通信などを行う必要がなく、汎用の誘導加熱装置を使用することができるため、給電装置として用いる誘導加熱装置に対する機種制限が少なく、使い勝手の良い電力伝送装置を実現することができる。
本発明に係る第９の態様の非接触電力伝送装置は、前記の第８の態様において、前記受電側制御部が、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作において、前記誘導加熱装置が再起動可能な時間内で前記切り替え部を開状態とすることにより、前記誘導加熱装置を給電停止状態とし、前記切り替え部を一定時間閉状態とすることにより、前記誘導加熱装置を給電状態とするよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第９の態様の非接触電力伝送装置においては、給電時に誘導加熱装置が自動的に運転停止することを回避することが可能となるため、非接触受電装置を制御する際に誘導加熱装置との間で通信などを行う必要がない状態でも受電制御を確実に行うことが可能となる。このため、本発明に係る第９の態様の非接触電力伝送装置においては、汎用の誘導加熱装置を使用することができ、給電装置として誘導加熱装置に対する機種制限が少なく、使い勝手の良い電力伝送装置を実現することができる。
本発明に係る第１０の態様の非接触電力伝送装置は、高周波磁界を発生する加熱コイルと加熱側送信部とを有し、給電装置となる誘導加熱装置、および
前記誘導加熱装置上に載置されて、前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて所望の電力を形成する非接触受電装置、を備え、
前記非接触受電装置は、
前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイルと、
前記受電コイルからの電力が供給される負荷装置と、
前記受電コイルと前記負荷装置の接続を開閉する切り換え部と、
前記誘導加熱装置からの信号を受信する受電側受信部と、
前記受電側受信部が受信した信号に基づいて、前記負荷装置に電力を供給するように、前記切り換え部を閉状態に制御する受電側制御部と、を有する。
上記のように構成された本発明に係る第１０の態様の非接触電力伝送装置においては、所定の信号を送信する機能を有しない給電装置に対して、使用者が誤って非接触受電装置を使用した場合、或いは、例えば鍋に似た電気特性を有する非接触受電装置を使用した場合には、切り換え部が受電コイルと負荷装置との間の接続を閉状態とすることがない。この結果、第１０の態様の非接触電力伝送装置においては、誤使用を確実に防止することができ、信頼性および安全性が高く、使い勝手の良い電力伝送装置を実現することができる。
本発明に係る第１１の態様の非接触電力伝送装置は、前記の第１０の態様において、前記非接触受電装置が、前記受電コイルから電力が供給される電源回路を有し、前記電源回路の電力が前記受電側受信部と前記切り換え部に供給されるよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第１１の態様の非接触電力伝送装置においては、受電コイルで発生する電力を利用して受電側受信部および切り換え部を動作させることができるため、電池などの別電源を不要な構成となる。
本発明に係る第１２の態様の非接触電力伝送装置は、前記の第１０の態様において、前記非接触受電装置が、表示部と、前記誘導加熱装置からの高周波磁界を検出する高周波磁界検出部と、を有し、
前記受電側制御部が、前記高周波磁界検出部が高周波磁界を検出し、かつ前記受電側受信部が前記誘導加熱装置からの信号を検出しない場合に、前記表示部により異常を報知するよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第１２の態様の非接触電力伝送装置においては、使用者が給電装置である誘導加熱装置の不適合を容易に確認することが可能となり、使用者の誤使用を確実に防止して、安全で使い勝手の良い電力伝送装置を実現することができる。
以下、本発明に係る非接触受電装置および非接触電力伝送装置の一実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。例えば、既に良く知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者は、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するものであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
以下の実施の形態の非接触受電装置および非接触電力伝送装置においては給電装置として誘導加熱調理器を用いた例について説明するが、この構成は例示であり、本発明は、以下の実施の形態において説明する構成に限定されるものではなく、本発明の技術的特徴を有する非接触受電装置および非接触電力伝送装置を含むものである。また、本発明には、以下に述べる各実施の形態において説明する任意の構成を適宜組み合わせることを含むものであり、組み合わされた構成においてはそれぞれの効果を奏するものである。
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１の非接触受電装置、および非接触受電装置と誘導加熱装置（誘導加熱調理器）とにより構成される非接触電力伝送装置について添付の図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る実施の形態１の非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示しており、誘導加熱装置（誘導加熱調理器）上に非接触受電装置が載置された状態を示す構成図である。図１に示すように、非接触受電装置６は、給電装置として用いられる誘導加熱装置１である誘導加熱調理器の天板５上に載置される。天板５は結晶化ガラスなどで構成されている。誘導加熱装置１の天板５上に非接触受電装置６が載置された状態において、誘導加熱装置１内の加熱コイル（１次コイル）２と、非接触受電装置６内の受電コイル（２次コイル）７が対向する位置に配置されている。
誘導加熱装置１は、給電コイルとなる加熱コイル２と、当該加熱コイル２に高周波電力を供給するインバータ３と、インバータ３内の半導体スイッチの制御を行う加熱側制御部４と、を備えている。
一方、非接触受電装置６は、受電コイル７と、当該受電コイル７からの電力を保持または消費する負荷装置１０と、受電コイル７と負荷装置１０との接続を開閉する切り替え部８と、切り替え部８の動作を制御する受電側制御部９と、を備えている。
次に、以上のように構成された実施の形態１の非接触受電装置６が、給電装置として用いられる誘導加熱装置１に載置された非接触電力伝送装置における動作および作用について説明する。
誘導加熱装置１内の加熱側制御部４は、図示していない交流電源から供給された電力をインバータ３内の半導体スイッチを用いて２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波電力に変換し、変換された高周波電力が加熱コイル２に供給される。加熱コイル２に供給された高周波電力は、非接触受電装置６内の受電コイル７に伝達される。
加熱コイル２から受電コイル７に高周波電力が伝達されたとき、切り替え部８が閉状態であり、かつ負荷装置１０が電力供給され得る設定条件を満たしていれば、加熱コイル２から負荷装置１０に電力が供給される。
一方、切り替え部８が開状態であるか、若しくは負荷装置１０が電力供給され得る設定された条件を満たしていない場合には、誘導加熱装置１内の加熱側制御部４は、天板５上に負荷が載置されていない状態、或いは適切な負荷が載置されていない状態であると判定して、インバータ３の動作を一時停止させる。
上記のようにインバータ３が一時停止された後において、加熱側制御部４は、インバータ３を所定時間毎に周期的に動作させて、負荷が天板５上に適切に載置されているか否かの検出動作を周期的に行っている。周期的な検出動作において、加熱側制御部４が、適切な負荷として、例えば非接触受電装置６が天板５上に載置されていると判定したときには、当該非接触受電装置６の負荷装置１０への電力供給動作が行われる。
一方、インバータ３の一時停止された後において、所定時間毎の周期的な検出動作で状態が変わらない場合、即ち、加熱側制御部４が天板５上に負荷が載置されていない状態、或いは適切な負荷が載置されていない状態であると判定した場合には、インバータ３の一時停止状態は継続される。
実施の形態１における非接触受電装置６には、受電コイル７と負荷装置１０との接続を開閉する切り替え部８が設けられており、切り替え部８が開状態であるとき、誘導加熱装置１の加熱側制御部４は天板５上に適切な負荷が載置されていない状態であると判定して、インバータ３を一時停止状態させる。したがって、非接触受電装置６内の受電側制御部９が、切り替え部８の開閉動作を制御することにより、誘導加熱装置１におけるインバータ３の一時停止状態の解除と継続とを制御することが可能となる。その結果、非接触受電装置６内の受電側制御部９により、誘導加熱装置１から非接触受電装置６に供給される電力量を制御することが可能となる。
上記のように、受電側制御部９により誘導加熱装置１から非接触受電装置６に供給される電力を制御するとき、非接触受電装置６から誘導加熱装置１への制御信号の受け渡しを必要としない構成である。このため、実施の形態１の非接触受電装置においては、給電装置としての誘導加熱装置の種類に依存することがなく、汎用性を有する受電装置として各種の誘導加熱装置に用いることが可能である。
なお、実施の形態１の非接触受電装置において、切り替え部８としては、リレーや半導体スイッチなどの切り替え手段を用いたが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、同様の機能を有するものであれば用いることが可能である。
また、加熱側制御部４においては、インバータ３内に流れる入力電流、加熱コイル２で発生する電流・電圧、インバータ３における半導体スイッチの導通時間、半導体スイッチの周波数などの各種パラメータを組み合わせて、無負荷状態や不適切負荷を見分けるよう構成されている。しかし、実施の形態１の構成においては、無負荷状態や不適切負荷状態を検知する方法としては、誘導加熱装置内で検出される値を用いる方法であれば特に限定されるものではない。このように、実施の形態１の構成においては、一般的な誘導加熱装置において用いられている無負荷検知機能や不適切負荷検知機能を利用することができる。
次に、負荷装置としてヒータ１１を用いた例について、図２を用いて説明する。図２は、本発明に係る実施の形態１における非接触受電装置６の別の構成をブロック図で示す図である。図２に示すように、非接触受電装置６における負荷装置はヒータ１１で構成されており、ヒータ１１の近傍上部には受け皿１２が配置されている。即ち、ヒータ１１の近傍直上に受け皿１２が設けられている。実施の形態１における非接触受電装置６は、受け皿１２上に載置された被加熱物である食材をヒータ１１の電力を制御することにより加熱調理する構成である。なお、ここでは、ヒータ１１により加熱される被加熱物としては受け皿１２が含まれる。
上記のように加熱調理中において、受け皿１２または受け皿１２近傍の温度、或いはヒータ１１の温度などは、サーミスタなどの温度検出手段である温度検出部１３により検出される。加熱側制御部９は、温度検出部１３の出力値である検出値が所定の温度範囲内になるように、切り替え部８の開閉動作を制御することにより、誘導加熱装置１からの受電電力の制御を行っている。
[温度制御動作]
次に、図３および図４を用いて、実施の形態１における温度制御時の動作について説明する。図３は、実施の形態１における非接触受電装置６の温度制御時の動作を示すフローチャートである。図４は、実施の形態１における非接触受電装置６の各部の波形図であり、各制御値における時間に対する変化を示している。
図４において、（ａ）は誘導加熱装置１の入力電力の変化を示しており、（ｂ）は温度検出部１３の出力を示しており、（ｃ）は切り替え部８の開閉動作状態を示しており、（ｄ）は加熱側制御部４が無負荷検知機能（鍋なし検知機能）を実行している状態を示す波形図である。
まず、誘導加熱装置１上に非接触受電装置６が載置されると、誘導加熱装置１が動作を開始する（ｓｔｅｐ１）。このとき、切り替え部８が閉状態（ＯＮ状態）となっているため、ヒータ１１に電力が供給される給電状態となる（ｓｔｅｐ２；区間Ａ）。
図４の（ｂ）に示すように、区間Ａにおいてはヒータ１１が通電状態であるため、受け皿１２の近傍の温度は上昇をはじめ、温度検出部１３の検出値は目標温度の上限値に到達する（ｓｔｅｐ３）。
温度検出部１３の検出値が目標温度の上限値に達すると、受電側制御部９は切り替え部８を開状態（ＯＦＦ状態）とする。この状態においては、誘導加熱装置１においては、加熱側制御部４が天板５上に適切な負荷が存在しないと判定して、インバータ３を一時停止状態（給電停止状態）とする（ｓｔｅｐ４；区間Ｂ）。
誘導加熱装置１におけるインバータ３の一時停止状態において、温度検出部１３の出力値が目標温度の下限値まで達した場合には、受電側制御部９は切り替え部８を閉状態として、誘導加熱装置１におけるインバータ３の動作を再開（給電状態）させる（ｓｔｅｐ５）。このように、加熱側制御部４は、当該誘導加熱装置が完全に運転停止されずに再起動が可能な一定期間Ｔｂ（例えば、１分間）において、負荷が適切に載置されているか否かを所定時間Ｔａ毎（例えば、２秒毎、）の周期でインバータ３を動作させて検出している（Ｔａ＜Ｔｂ）。
非接触受電装置６において、受電側制御部９は、所定時間Ｔｃ（Ｔａ＜Ｔｃ＜Ｔｂ）が経過したとき（ｓｔｅｐ６）、切り替え部８を予め決めた所定時間Ｔｄの間、閉状態とする。このように切り替え部８が閉状態となることにより、誘導加熱装置１における加熱側制御部４は適正な負荷が載置されたと判定して、電力を供給する（ｓｔｅｐ７；区間Ｃ）。
ｓｔｅｐ７において、電力供給の状態が長く継続すると、再び温度検出部１３の検出温度の温度上昇が大きくなるため、切り替え部８は所定時間Ｔｄだけ閉状態となるよう設定されている。したがって、加熱側制御部４が適正な負荷が載置されたと判定して、電力供給が開始された後の所定時間Ｔｄ経過後に切り替え部８は開状態となる（ｓｔｅｐ７からｓｔｅｐ４）。なお、切り替え部８が開状態となる所定時間Ｔｃとしては、例えば、５〜６秒間であり、切り替え部８が閉状態となる所定時間Ｔｄとしては、例えば、２〜３秒間である。
上記のように、実施の形態１における非接触受電装置６においては、所定時間毎に一定周期で切り替え部８を閉状態とすることにより、誘導加熱装置１が完全に運転停止することなく動作を継続している状態となる。また、実施の形態１における非接触受電装置６では、切り替え部８による開閉動作において、開状態の時間が多くを占めるように設定されているため、温度検出部１３の出力値である検出温度は下降していき、やがて目標温度の下限値に到ることになる。そこで、実施の形態１の非接触電力伝送装置においては、温度検出部１３の検出温度が目標温度の下限値に到達したとき、切り替え部８が閉状態となり、誘導加熱装置１が継続した電力供給動作を行う構成である
したがって、図２に示した非接触電力伝送装置においては、受け皿１２上の食材を一定の温度で加熱することができるため、自動調理などを行うための温度制御が可能となる。
上記のように、図２に示した非接触電力伝送装置においては、非接触受電装置６に切り替え部８および受電側制御部９を用いることにより、非接触受電装置６における制御のみで温度制御が可能となるという優れた特徴を有する。また、図２に示した非接触受電装置においては、通常の誘導加熱装置が備えている機能（無負荷検知機能／不適正負荷検知機能）を利用することにより、非接触受電装置６の温度制御を容易に行うことが可能となる。
実施の形態１の非接触電力伝送装置においては、加熱コイル２および受電コイル７を介して電力を伝送する構成であるため、使用者が誘導加熱装置１の供給電力値を予め低く設定することにより、最大電力を抑制することや、温度制御幅を狭くして温度変化を少なくすることができるなどの利点を有する。
なお、実施の形態１の非接触電力伝送装置においては、ヒータ１１上の受け皿１２に被加熱物を載置するロースターなどの機器を例として説明したが、ヒータ上に容器が配置されるケトルや調理鍋などであっても同様の効果を得られることは言うまでもない。
以上のように、実施の形態１の非接触電力伝送装置において、非接触受電装置６は、受電コイル７と負荷装置１０との間に、受電コイル７と負荷装置１０との接続状態の開閉を行う切り替え部８が設けられており、非接触受電装置６内の受電側制御部９が、誘導加熱装置１における無負荷検知／不適切負荷検知による加熱停止状態を利用する構成である。また、実施の形態１における非接触受電装置６においては、非接触受電装置６内の受電コイル７が誘導加熱装置１内の加熱コイル２と対向する位置に配置されて、非接触受電装置６が誘導加熱装置１から電力が供給され得る状態であるとき、誘導加熱装置１が再起動動作を行うことができる時間内において、切り替え部８が開閉動作を行うことにより、汎用の誘導加熱装置上であっても、受電電力量の調整を行うことが可能な構成となる。このため、実施の形態１の非接触受電装置の構成によれば、給電装置として用いる誘導加熱装置に対する機種制限が少なくなり、汎用性が高く、使い勝手の良い受電装置を実現することができる。
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２の非接触受電装置および非接触電力伝送装置について図面を参照しながら説明する。図５は本発明に係る実施の形態２の非接触受電装置および非接触電力伝送装置の構成を示す図である。実施の形態２の構成において、前述の実施の形態１の構成と異なる点は、非接触受電装置における負荷装置が受電コイル７からの電力が供給される受電側加熱コイル１４と、その受電側加熱コイル１４上近傍に配置された受け皿１２と、により構成されている点である。
次に、以上のように構成された実施の形態２の非接触受電装置６が、給電装置として用いられる誘導加熱装置１に載置された非接触電力伝送装置における動作および作用について説明する。
誘導加熱装置１内の加熱側制御部４は、図示していない交流電源から供給された電力をインバータ３内の半導体スイッチを用いて２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波電力に変換し、変換された高周波電力が加熱コイル２（１次コイル）に供給される。加熱コイル２に供給された高周波電力は、非接触受電装置６内の受電コイル７（２次コイル）に伝達される。
非接触受電装置６内の受電コイル７は、切り替え部８を介して受電側加熱コイル１４に接続されている。受電側制御部９は、切り替え部８を閉状態として、受電コイル７から受電側加熱コイル１４に高周波電力を供給する。受電側加熱コイル１４に供給された高周波電力により、受電側加熱コイル１４は高周波磁界を発生する。発生した高周波磁界が受電側加熱コイル１４上に配置された少なくとも一部が磁性金属で構成された受け皿１２に印加され、受け皿１２は発熱状態となる。なお、ここでは受電側加熱コイル１４により誘導加熱される受け皿１２は加熱部であり、被加熱物である。
受け皿１２が受電側加熱コイル１４上に配置されていない場合、或いは切り替え部８が開状態である場合には、誘導加熱装置１内の加熱側制御部４は、天板５上に負荷が載置されていない状態、或いは適切な負荷が載置されていない状態であると判定して、インバータ３を一時停止させる。
上記のようにインバータ３が一時停止された後において、加熱側制御部４は、インバータ３を所定時間Ｔａ毎に周期的に動作させて、天板５上に適切な負荷が載置されているか否かの検出動作を行う。加熱側制御部４が適切な負荷が載置されたと判定したときには、誘導加熱装置１は負荷である非接触受電装置６の受電コイル７に対して給電動作を行う構成である。したがって、天板５上に適切な負荷が載置されていれば、加熱コイル７への電力供給が継続した状態となる。
一方、インバータ３の一時停止された後において、所定時間Ｔａ毎の周期的な検出動作で状態が変わらない場合、即ち、加熱側制御部４が天板５上に負荷が載置されていない状態、或いは適切な負荷が載置されていない状態と判定した場合には、インバータ３の一時停止状態は継続される。
したがって、非接触受電装置６の受電側制御部９において、切り替え部８の開閉動作を制御することにより、誘導加熱装置１におけるインバータ３の一時停止状態の解除と継続を制御することが可能となる。その結果，非接触受電装置６内の受電側制御部９により、誘導加熱装置１から非接触受電装置６に供給される電力量を制御することが可能となる。
なお、実施の形態２の非接触受電装置において、切り替え部８としては、リレーや半導体スイッチなどの切り替え手段を用いたが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、同様の切り替え機能を有するものであれば用いることが可能である。
また、加熱側制御部４においては、インバータ３内に流れる入力電流、加熱コイル２で発生する電流・電圧、インバータ３における半導体スイッチの導通時間、半導体スイッチの周波数などの各種パラメータを組み合わせて、負荷の有無、例えば、受け皿１２の有無や、非接触受電装置６の有無を見分けることができるよう構成されている。実施の形態２における構成において、受け皿の有無や非接触受電装置の有無などの負荷の有無を検知する方法としては、誘導加熱装置内において検出される値を用いる方法であれば特に限定されるものではない。このように、実施の形態２の構成においては、一般的な誘導加熱装置において用いられている無負荷の検知機能／不適切負荷の検知機能を利用することが可能である。
実施の形態２における非接触受電装置６には受け皿１２の近傍に温度検出部１３が設けられている。非接触受電装置６における受電側制御部９は、温度検出部１３により検出される温度が一定範囲内で推移するように、切り替え部８を開閉制御して、誘導加熱装置１から供給される電力を制御している。
実施の形態２の非接触電力伝送装置においては、誘導加熱装置１から非接触受電装置６に対して電力が供給されるとき、非接触受電装置６から誘導加熱装置１への制御信号の受け渡しを必要としない構成である。このため、実施の形態２の非接触電力伝送装置における誘導加熱装置としては、機種などに依存することなく、各種の誘導加熱装置を用いることが可能である。したがって、非接触電力伝送装置における非接触受電装置６としては各種の誘導加熱装置を給電装置と用いることが可能であり汎用性を有するものとなる。
また、実施の形態２の非接触電力伝送装置においては、加熱コイル２および受電コイル７を介して電力伝送を行う構成であるため、使用者が誘導加熱装置１の供給電力値を予め低く設定することにより、最大電力を抑制することができる、温度制御幅を狭くして温度変化を小さくすることができる。
また、実施の形態２の非接触受電装置６においては、受け皿１２を誘導加熱する方式であるため、受け皿１２の温度上昇が早く、および非接触受電装置６内の庫内に凹凸がなく清掃が容易であるなどの利点を有する。
以上のように、誘導加熱装置１から電力が供給される実施の形態２の非接触受電装置６においては、受電コイル７と受電側加熱コイル１４との間に、受電コイル７と受電側加熱コイル１４との接続の開閉を行う切り替え部８が設けられている。非接触受電装置６が誘導加熱装置１から電力が供給される場合、受電コイル７が誘導加熱装置１内の加熱コイル２と対向する位置に配置され、非接触受電装置６内の受電側制御部９が、誘導加熱装置１における無負荷検知機能／不適切負荷検知機能による無負荷検知など時の加熱停止状態を利用し、かつ、誘導加熱装置１が再起動動作を行うことが可能な時間内において切り替え部８の開閉動作を制御している。このように、実施の形態２の非接触電力伝送装置の構成においては、一般的な誘導加熱装置を給電装置として用いた場合であっても、受電電力量の調整を行うことが可能となる。このため、実施の形態２の構成によれば、使用可能な誘導加熱装置の機種制限が少なくなり、使い勝手の良い非接触受電装置を実現することができる。
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３の非接触受電装置および非接触電力伝送装置について図面を参照しながら説明する。図６は本発明に係る実施の形態３の非接触受電装置および非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示す図である。実施の形態３の構成において、実施の形態１および実施の形態２と異なる点は、非接触受電装置における受電コイル７が電源回路１５を介して負荷装置１０に接続されている点、および電源回路１５内に切り替え部８が設けられている点である。
実施の形態３の非接触受電装置における電源回路１５は、受電コイル７の電圧を整流する整流部１６、整流部１６の出力を所定の電圧値に制御する昇降圧部１７、負荷装置１０への出力電圧を平滑化する平滑部１８、および負荷装置１０への出力電圧などを検出する電圧検出部１９を備えている。
次に、以上のように構成された実施の形態３の非接触受電装置６が給電装置としての誘導加熱装置１に載置されて給電動作を行う非接触電力伝送装置における動作および作用について説明する。
誘導加熱装置１内の加熱側制御部４は、図示していない交流電源から供給された電力をインバータ３内の半導体スイッチを用いて２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波電力に変換して、変換された高周波電力が加熱コイル２に供給される。加熱コイル２に供給された高周波電力は、非接触受電装置６内の受電コイル７に伝達される。
電源回路１５においては、受電コイル７から入力された高周波電力が、整流部１６で整流されて、昇降圧部１７に入力される。昇降圧部１７においては必要とされる電圧値を有する電圧が形成され、平滑部１８で平滑化されて、負荷回路１０に対して所望の直流電圧が出力される。
上記のように直流電圧が形成されているとき、電圧検出部１９は出力電圧（平滑部１８の電圧）および整流部１６の電圧を検出し、受電側制御部９は出力電圧が予め設定された一定値になるように昇降圧部１７の動作を制御するとともに、整流部１６の電圧が所定の範囲内の電圧で推移するように切り替え部８の開閉動作を制御する。
切り替え部８が閉状態である場合には、電源回路１５に電力が伝達される。一方、切り替え部８が開状態である場合には、誘導加熱装置１内の加熱側制御部４が天板５上に負荷が載置されていない状態、或いは適切な負荷が載置されていない状態であると判定して、インバータ３を一時停止させる。
上記のようにインバータ３が一時停止された後において、加熱側制御部４は、インバータ３を所定時間Ｔａ毎に周期的に動作させて、負荷が天板５上に適切に載置されているか否かの検出動作を行う。周期的な検出動作において、加熱側制御部４が、適切な負荷が載置されたと判定したときには、負荷である非接触受電装置６の受電コイル７に対して給電動作を行う。したがって、天板５上に適切な負荷が載置されていれば、加熱コイル７への電力供給が継続した状態となる。
一方、インバータ３の一時停止された後において、所定時間Ｔａ毎の周期的な検出動作で状態が変わらない場合、即ち、加熱側制御部４が天板５上に負荷が載置されていない状態、或いは適切な負荷が載置されていない状態と判定された場合には、インバータ３の一時停止状態は継続される。
したがって、非接触受電装置６の受電側制御部９において、切り替え部８の開閉動作を制御することにより、誘導加熱装置１におけるインバータ３の一時停止状態の解除と継続を制御することが可能となる。その結果、非接触受電装置６内の受電側制御部９により、誘導加熱装置１から非接触受電装置６に供給される電力量を制御することが可能となる。
なお、実施の形態３の非接触受電装置において、切り替え部８としては、リレーや半導体スイッチなどの切り替え手段を用いたが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、同様の切り替え機能を有するものであれば用いることが可能である。
また、実施の形態３における加熱側制御部４においては、インバータ３内に流れる入力電流、加熱コイル２で発生する電流・電圧、インバータ３における半導体スイッチの導通時間、半導体スイッチの周波数などの各種パラメータを組み合わせて、負荷の有無、例えば、非接触受電装置６の有無を見分けることができるよう構成されている。実施の形態３における構成において、非接触受電装置の有無などの負荷の有無を検知する方法としては、誘導加熱装置内において検出される値を用いる方法であれば特に限定されるものではない。このように、実施の形態３の構成においては、一般的な誘導加熱装置において用いられている無負荷の検知機能／不適切負荷の検知機能を利用することが可能である。
[出力電圧制御動作]
次に、図７および図８を用いて実施の形態３における出力電圧制御時の動作について説明する。図７は、実施の形態３における非接触受電装置６の出力電圧制御時の動作を示すフローチャートである。図８は、実施の形態３における非接触受電装置６の各部の波形図であり、各制御値における時間に対する変化を示している。
図８において、（ａ）は誘導加熱装置１の入力電力の変化を示しており、（ｂ）は電圧検出部１９により検出された整流部１６の電圧を示しており、（ｃ）は切り替え部８の開閉動作状態を示しており、（ｄ）は加熱側制御部４が無負荷検知機能（鍋なし検知機能）を実行している状態を示す波形図である。
まず、誘導加熱装置１上に非接触受電装置６が載置されると、誘導加熱装置１が動作を開始する（ｓｔｅｐ１）。このとき、切り替え部が閉状態（ＯＮ状態）となっているため、電源回路１５に電力が供給される給電状態となる（ｓｔｅｐ２；区間Ａ）。
電源回路１５においては、昇降圧部１７により所定電圧が形成されて、平滑部１８から負荷装置１０に対して所望の直流電圧が供給される。このとき、負荷装置１０において消費される電力が少ない場合、又は、負荷装置１０が接続されていない場合には、受電コイル７からの供給電力が消費電力を上回るため、整流部１６の電圧が許容電圧範囲の上限値に到達する（ｓｔｅｐ３）。
電圧検出部１９の検出電圧が許容電圧範囲の上限値に達すると、受電側制御部９は切り替え部８を開状態（ＯＦＦ状態）とする。この状態においては、誘導加熱装置１においては、加熱側制御部４が天板５上に適正な負荷が存在しないと判定して、インバータ３を一時停止状態（給電停止状態）とする（ｓｔｅｐ４；区間Ｂ）。
誘導加熱装置１におけるインバータ３の一時停止状態において、電圧検出部１９の検出電圧が許容電圧範囲の下限値まで達した場合には、受電側制御部９は切り替え部８を閉状態として、誘導加熱装置１におけるインバータ３の動作を再開（給電状態）させる（ｓｔｅｐ５）。このように、加熱側制御部４は、当該誘導加熱装置の再起動が可能な一定期間Ｔｂ（例えば、１分間）において、負荷が適切に載置されているか否かを所定時間Ｔａ毎（例えば、２秒毎）の周期でインバータ３を動作させて検出している（Ｔａ＜Ｔｂ）。
非接触受電装置６において、受電側制御部９においては、所定時間Ｔｃ（Ｔａ＜Ｔｃ＜Ｔｂ）が経過したとき（ｓｔｅｐ６）、切り替え部８を予め決めた所定時間Ｔｄの間、閉状態とする。このように切り替え部８が閉状態となることにより、誘導加熱装置１における加熱側制御部４は適正な負荷が載置されたと判定して、電力を供給する（ｓｔｅｐ７；区間Ｃ）。
ｓｔｅｐ７において、電力供給の状態が長く継続すると、再び整流部１６の検出電圧が許容範囲の上限値を超えてしまうため、切り替え部８は所定時間Ｔｄだけ閉状態となるよう設定されている。加熱側制御部４が適正な負荷が載置されたと判定して、電力供給が開始された後の所定時間Ｔｄ経過後に切り替え部８は開状態となる（ｓｔｅｐ７からｓｔｅｐ４）。なお、切り替え部８が開状態となる所定時間Ｔｃとしては、例えば、５〜６秒間であり、切り替え部８が閉状態となる所定時間Ｔｄとしては、例えば、２〜３秒間である。
上記のように、実施の形態３における非接触受電装置６においては、所定時間毎に一定周期で切り替え部８を閉状態とすることにより、誘導加熱装置１が完全に運転停止することなく動作を継続している状態となる。また、また、実施の形態３における非接触受電装置６では、切り替え部８による開閉動作において、開状態の時間が多くを占めるように設定されているため、整流部１６の電圧が下降していき、やがて許容範囲の下限値に到ることになる。そこで、実施の形態３の非接触電力伝送装置においては、電圧検出部１９の検出電圧値が許容範囲の下限値に到達したとき、切り替え部８が閉状態となり、誘導加熱装置１が継続した電力供給動作を行う構成である。
したがって、実施の形態３の非接触電力伝送装置においては、整流部１６の電圧値が一定範囲内で制御されるため、昇降圧部１７からの出力電圧を一定値にすることが可能となる。
上記のように、実施の形態３の非接触電力伝送装置においては、非接触受電装置６に受電側制御部９、電源回路１５および電圧検出部１９を用いることにより、非接触受電装置６内の制御のみで電圧制御が可能となるという優れた特徴を有する。また、実施の形態３における非接触受電装置においては、通常の誘導加熱装置１が備えている機能（無負荷検知機能／不適正負荷検知機能）を利用することにより、非接触受電装置６の出力電圧制御を容易に行うことが可能となる。
なお、実施の形態３における非接触受電装置６の負荷装置としては、モータ機器や充電電池など直流電圧により駆動される機器であれば特に限定されるものではない。
また、実施の形態３における非接触受電装置６においては、負荷装置の出力が大きい場合には、使用者が誘導加熱装置１の入力電圧を調整することにより、即ち、設定値を大きな値とすることにより、所望の出力を得ることができる。
以上のように、実施の形態３の非接触電力伝送装置において、非接触受電装置６は、受電コイル７と負荷装置１０との間に電源回路１５を備えており、電源回路１５内に切り替え部８が設けられており、非接触受電装置６内の受電側制御部９が、誘導加熱装置１における無負荷検知／不適切負荷検知による加熱停止状態を利用する構成である。また、実施の形態３における非接触受電装置６においては、非接触受電装置６内の受電コイル７が誘導加熱装置１内の加熱コイル２と対向する位置に配置されて、非接触受電装置６が誘導加熱装置１から電力が供給され得る状態であるとき、誘導加熱装置１が再起動動作を行うことができる範囲内の時間において、切り替え部８が開閉動作を行うことにより、汎用の誘導加熱装置上であっても、電力量の調整を行うことが可能な構成となる。このため、実施の形態３の非接触受電装置の構成によれば、給電装置として用いる誘導加熱装置に対して機種制限が少なく、汎用性が高く、使い勝手の良い受電装置を実現することができる。
（実施の形態４）
以下、本発明に係る実施の形態４の非接触電力伝送装置について図９を参照しながら説明する。図９は実施の形態４の非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示す図である。
図９に示すように、非接触電力伝送装置は、給電装置／加熱装置として用いられる誘電加熱装置１と、この誘電加熱装置１上に載置されて電力が供給される非接触受電装置６とにより構成される。給電装置として用いられる誘電加熱装置１は、天面を構成する結晶化ガラスなどで形成される天板５と、この天板５の下方に配置される給電コイルとなる加熱コイル（１次コイル）２と、加熱コイル２に高周波電力を供給するインバータ３と、インバータ３における半導体スイッチを制御する加熱側制御部４と、非接触受電装置６に対して所定の信号の送受信を行う加熱側送受信部２１と、を備えている。加熱側送受信部２１は、非接触受電装置６に設けられた受電側送受信部２０との間で、識別信号などの所定の信号を送受信するよう構成されている。また、誘電加熱装置１は、図示していないが、加熱コイル２への通電量や通電時間などを制御する操作を行うための操作部と、操作部において設定された設定状態や設定された時間の残り時間などを表示する表示部と、を備えている。
一方、非接触受電装置６は、加熱コイル（１次コイル）２からの高周波磁界の供給を受ける受電コイル（２次コイル）７と、受電コイル７に発生する電力が供給される負荷装置１０と、受電コイル７と負荷装置１０との接続を開閉する切り換え部８と、受電側送受信部２０と、受電コイル７に接続される制御用電源回路２２と、受電側制御部９と、を備えている。受電側送受信部２０は、加熱側送受信部２１との間で識別信号などの所定の信号を送受信可能な構成である。また、受電側制御部９は、制御用電源回路２２からの電力が入力されて、切り換え部８および受電側送受信部２０などを制御する。
次に、以上のように構成された実施の形態４の非接触電力伝送装置における動作および作用について説明する。
非接触受電装置６は、受電コイル７が誘導加熱装置１の加熱コイル２と対向するように天板５上に載置される。誘導加熱装置１上に非接触受電装置６が載置された状態において、誘導加熱装置１の操作部を操作して当該誘導加熱装置１を起動すると、加熱側制御部４がインバータ３を低電力で動作させて、加熱コイル２から非接触受電装置６に対して高周波磁界を供給する。加熱側制御部４は、加熱側送受信部２１から識別信号などの所定の信号を発信する。
加熱側制御部４は、インバータ３への入力電流、加熱コイル２の電流、加熱コイル２に発生する電圧などの電気的特性に基づいて、天板５上に載置された負荷がスプーンなどの異物であるか、加熱に適さない鍋であるか、加熱可能な鍋であるか、若しくは無負荷状態であるかなどの判別を行う。加熱側制御部４は、無負荷状態の場合や、スプーンなどの異物である場合や、加熱に適さない鍋などの不適切負荷の場合には、運転を停止して、その旨を表示部に表示して、使用者に報知する。加熱側制御部４は、天板５上に載置された負荷が加熱に適した鍋などの金属容器であると判定したときには、当該誘導加熱装置１が最大出力で加熱可能状態とする。
非接触受電装置６は、誘導加熱装置１の加熱コイル２からの高周波磁界の供給を受電コイル７によって受けて、受電コイル７において発生した電力が制御用電源回路２２において所望電力に変換されて受電側制御部９に供給される。受電側制御部９においては、受電側送受信部２０が加熱側送受信部２１からの所定の信号を受信すると、切り換え部８を動作させて受電コイル７と負荷装置１０との間の接続を閉状態に切り換えて、負荷装置１０を動作可能な状態にする。このとき、受電側送受信部２０から機器情報を含む識別信号などの所定の信号が加熱側送受信部２１に送信される。
誘導加熱装置１の加熱側制御部４は、加熱側送受信部２１が受信した所定の信号から非接触受電装置６の種類を判別する。また、加熱側制御部４は、図示していない交流電源から供給された電力をインバータ３内の半導体スイッチを用いて２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波電力に変換して、非接触受電装置６の種類に応じた出力の高周波電力を加熱コイル２から受電コイル７に供給する。例えば、負荷装置１０がモータであり、１００Ｗで駆動する比較的低出力の非接触受電装置６である場合には、受電コイル７において負荷装置１０が必要とする電力を受電できるように、加熱コイル２からの高周波電力が比較的低出力となるように設定される。また、負荷装置１０がヒータであり、１０００Ｗ程度を必要とする比較的高出力の非接触受電装置６である場合には、受電コイル７において負荷装置１０が必要とする電力を受電できるように、加熱コイル２からの高周波電力が比較的高出力となるように設定される。即ち、誘導加熱装置１においては、非接触受電装置６の種類に応じた高周波電力を出力する。
また、誘導加熱装置１の加熱側制御部４は、誘電加熱装置１の操作部により非接触受電装置６を操作できるように、例えば、強、中、弱または停止などを操作できるように、非接触受電装置６の種類に応じて操作部の設定を変更するとともに、誘導加熱装置１における表示部の表示を変更する。使用者が表示部の表示に基づいて操作部を操作すると、その操作に応じて加熱コイル２からの出力が制御され、非接触受電装置６の運転状態が変更される。
非接触受電装置６の受電側制御部９は、負荷装置１０が例えばモータである場合には、電圧変化によって運転状態を判定し、また、負荷装置１０が例えばヒータである場合には、温度変化によって運転状態を判定して、加熱コイル２からの高周波電力の増減、或いは運転を停止する信号を受電側送受信部２０から出力させる。このとき、誘導加熱装置１の加熱側制御部４は、加熱側送受信部２１が受信した信号に基づいて、加熱コイル２から供給する高周波電力を制御することができる。
また、前述の実施の形態１から３において説明したように、実施の形態４の非接触受電装置および非接触電力伝送装置においては、切り換え部８の開閉動作を制御することにより、負荷装置１０への通電を制御することが可能な構成である。このような構成により、実施の形態４の非接触受電装置および非接触電力伝送装置は、実施の形態１から３の非接触受電装置および非接触電力伝送装置と同様の動作を行うことにより、同様の効果を奏する。
非接触受電装置６の受電側送受信部２０が加熱側送受信部２１から所定の信号を受信しない場合には、受電側制御部９は切り換え部８を閉状態に切り換えないため、誘導加熱装置１の加熱側制御部４が負荷を判別するためのインバータ３の電気的特性が殆ど変化しないため、加熱側制御部４は無負荷の状態、あるいは加熱に適さない負荷であると判定して運転を停止する。
なお、実施の形態４における非接触受電装置６は、受電コイル７に接続される制御用電源回路２２からの電力により受電側送受信部２０から所定の信号を送信するよう構成しているが、電池など、受電コイル７とは独立した電源を用いた構成であっても同様の効果を得ることができる。
実施の形態４の非接触電力伝送装置においては、誘導加熱装置１に加熱側送受信部２１を設け、非接触受電装置６に受電側送受信部２０を設け、加熱側送受信部２１と受電側送受信部２０との間で所定の信号を送受信する構成とし、誘導加熱装置１と非接触受電装置６との間で信号を送受信することにより、複雑な制御を行うことが可能な構成としたが、制御方法としては種々選択可能である。実施の形態４の非接触電力伝送装置においては、少なくとも、誘導加熱装置１からの信号を、非接触受電装置６が受信したときに、切り換え部８を閉状態に切り換えるよう構成されていればよい。
以上のように、実施の形態４の非接触電力伝送装置は、誘導加熱装置１において発生した高周波磁界の供給を受けるために、非接触受電装置６には受電コイル７と負荷装置１０との間に切り換え部８を設け、非接触受電装置６の受信手段が誘導加熱装置１からの所定の信号を受信した場合のみ切り換え部８を閉状態として、受電コイル７と負荷装置１０との間を接続状態とする構成である。このため、実施の形態４の非接触電力伝送装置においては、所定の信号を送信する機能を有する誘導加熱装置以外の給電装置を用いた場合や、非接触受電装置６の電気的特性が鍋に似た電気的特性を有する場合であっても、非接触受電装置６が動作することがなく、安全で使い勝手の良い電力伝送装置となる。
なお、実施の形態４の非接触電力伝送装置においては、非接触受電装置に受電側送受信部２０を設け、給電装置としての誘導加熱装置に加熱側送受信部２１を設けた例で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、誘導加熱装置からの識別信号などの所定の信号を発信して、非接触受電装置が受信したとき、受電側制御部が切り換え部を開閉制御する構成である場合には、少なくとも誘導加熱装置には加熱側送信部を設け、非接触受電装置には受電側受信部を設けた構成で対応可能である。
上記のように、実施の形態４の非接触電力伝送装置においては、所定の信号を送信する機能を有する給電装置以外の給電装置から受電装置が電力供給を受けた場合には、切り換え部が閉状態に切り換わることがないため、受電装置が作動することはなく、信頼性および安全性が高く、使い勝手の良い非接触電力伝送装置となる。
実施の形態４の非接触電力伝送装置においては、給電装置である誘導加熱装置１から発生した高周波磁界の供給を受ける受電コイル７と負荷装置１０との間に切り換え部８を設け、非接触受電装置６の受信手段が誘導加熱装置１からの信号を受信した場合にのみ切り換え部８を閉状態として、受電コイル７と負荷装置１０とを接続する構成である。このため、実施の形態４の構成によれば、所定の機能を有する誘導加熱装置以外の装置を給電装置として用いる場合や、非接触受電装置の電気的特性が鍋に似た電気特性であった場合でも、切り換え部が閉状態に切り換わることがなく、非接触受電装置が受電動作を行うことはなく、安全で使い勝手の良い電力伝送装置を実現することができる。
（実施の形態５）
以下、本発明に係る実施の形態５の非接触電力伝送装置について図１０を参照しながら説明する。図１０は実施の形態５の非接触電力伝送装置の構成をブロック図で示す図である。実施の形態５の非接触電力伝送装置において、前述の実施の形態４の非接触電力伝送装置とは、給電装置としての誘導加熱装置が動作していることを検出する高周波磁界検出部および誘導加熱装置の動作状態などを表示する表示部を備える点が相違する。
実施の形態５の非接触電力伝送装置においては、使用者により誘導加熱装置１の操作部から動作開始の指示が入力されると、加熱側制御部４は、図示していない交流電源から供給された電力をインバータ３内の半導体スイッチを用いて２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波電力に変換して、変換された高周波電力が加熱コイル２に供給される。動作開始の状態においては、加熱コイル２に供給された高周波電力は、非接触受電装置６内の受電コイル７へ低出力の高周波電力の供給を開始する。
上記のように低出力の高周波電力が供給されている動作開始の状態において、非接触受電装置６の受電側送受信部２０が誘導加熱装置１の加熱側送受信部２１から所定の信号を受信した場合、前述の実施の形態４において説明した給電動作と同様の動作を行う。
また、低出力の高周波電力が供給されている動作開始の状態において、非接触受電装置６の受電側送受信部２０が誘導加熱装置１の加熱側送受信部２１から所定の信号を受信しない場合、非接触受電装置６に設けられた高周波磁界検出部１４が誘導加熱装置１から高周波磁界が供給されていることを検出したとき、非接触受電装置６の受電側制御部９は、所定の信号を送信する機能を有する誘導加熱装置１以外の給電装置が使用されていると判定して、非接触受電装置６に設けられた表示部１５に当該給電装置が不適合機器であることを表示する。
上記のように、表示部１５において給電装置として使用されている機器が不適合であると表示されることにより、使用者に対して給電装置の誤使用を確実に報知することが可能となる。また、受電側制御部９は、切り換え部８を開状態を維持するため、誘導加熱装置１の加熱側制御部４は無負荷の状態、あるいは加熱に適さない負荷であると判定して、誘導加熱装置１の給電動作を停止する。
なお、非接触受電装置６に設けられる高周波磁界検出部１４としては、受電コイル７の出力を検出して高周波磁界を検出する方式や、専用のコイルを設けて高周波磁界を検出する方式などあるが、実施の形態５の構成においては特に限定されるものではない。
実施の形態５の非接触電力伝送装置においては、高周波磁界検出部１４が高周波磁界を検出し、かつ受電側送受信部２０が給電装置として用いる誘導加熱装置から所定の信号を検出しない場合には、受電側制御部９が表示部１５に誤使用を表示するよう構成されている。したがって、実施の形態５の構成においては、使用者が給電装置として用いる誘導加熱装置が適切か否かを確認することが可能であり、信頼性および安全性が高く、使い勝手の良い非接触電力伝送装置を実現することができる。
本発明に係る非接触受電装置および非接触電力伝送装置は、汎用の誘導加熱装置を給電装置として用いても、電力量の調整を行うことが可能となり、供給電源として用いる誘導加熱装置の形態に対する制限が少ないため、バッテリーを電源とするアウトドアでの使用などの用途にも有効であり、非接触受電装置としては、ミキサーなどモータを備えた電気機器、湯沸かし器やグリルなどヒータを備えた電気機器、照明器具、アイロンなど非接触で電力を受電する様々な受電装置へ適用可能である。
１ 誘導加熱装置
２ 加熱コイル
３ インバータ
４ 加熱側制御部
５ 天板
６ 非接触受電装置
７ 受電コイル
８ 切り替え部
９ 受電側制御部
１０ 負荷装置
１１ ヒータ
１２ 受け皿
１３ 温度検出部
１４ 受電側加熱コイル
１５ 電源回路
１６ 整流部
１７ 昇降圧部
１８ 平滑部
１９ 電圧検出部
２０ 受電側送受信部
２１ 加熱側送受信部
２２ 電源回路
２３ 高周波磁界検出部
２４ 表示部

Claims (12)

  1. 給電装置として用いる誘導加熱装置からの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイルと、
    前記受電コイルからの電力が供給される負荷装置と、
    前記受電コイルと前記負荷装置の接続を開閉する切り替え部と、
    前記切り替え部の開閉動作を制御する受電側制御部と、を備え、
    前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作を制御するよう構成された非接触受電装置。
  2. 前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作における開時間が、給電装置として用いる誘導加熱装置の再起動可能である期間内に設定され、前記切り替え部の開閉動作における開時間が閉時間より長く設定された請求項１に記載の非接触受電装置。
  3. 前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作において、前記切り替え部を開状態とすることにより、前記誘導加熱装置を加熱停止状態とした後、前記誘導加熱装置が再起動可能な時間内で前記切り替え部を一定時間閉状態として、前記誘導加熱装置の加熱動作を再開させるよう構成された請求項１または２に記載の非接触受電装置。
  4. 前記負荷装置の一部が被加熱物を加熱するヒータで構成されており、前記ヒータまたは前記ヒータで加熱される被加熱物の温度を検出する温度検出部を備え、前記受電側制御部は前記温度検出部が所定の温度になるように前記切り替え部の開閉動作を制御して、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するよう構成された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の非接触受電装置。
  5. 前記負荷装置の一部が受電側加熱コイルと、前記受電側加熱コイルにより加熱される加熱部で構成されており、前記加熱物の温度を検出する温度検出部を備え、前記受電側制御部は前記温度検出部が所定の温度になるように前記切り替え部の開閉動作を制御して、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するよう構成された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の非接触受電装置。
  6. 前記負荷装置の一部が電源回路で構成されており、前記電源回路の電圧を検出する電圧検出部を備え、前記受電側制御部は前記電圧検出部が所定の電圧になるように前記切り替え部の開閉動作を制御して、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するよう構成された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の非接触受電装置。
  7. 高周波磁界を発生する加熱コイルを有し、給電装置となる誘導加熱装置、および
    前記誘導加熱装置上に載置されて、前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて所望の電力を形成する非接触受電装置、を備え、
    前記非接触受電装置は、
    前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイルと、
    前記受電コイルからの電力が供給される負荷装置と、
    前記受電コイルと前記負荷装置の接続を開閉する切り替え部と、
    前記切り替え部の開閉動作を制御する受電側制御部と、を備え、
    前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作を制御するよう構成されており、
    前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作における開時間を、当該誘導加熱装置の再起動可能である期間内に設定された非接触電力伝送装置。
  8. 前記誘導加熱装置からの高周波磁界を前記受電装置が受けて電力を形成するとき、前記受電コイルは、前記誘導加熱装置の加熱コイルと対向する位置に載置されるよう構成された請求項７に記載の非接触電力伝送装置。
  9. 前記受電側制御部は、前記受電コイルから前記負荷装置への供給電力を調整するため、前記切り替え部の開閉動作において、前記誘導加熱装置が再起動可能な時間内で前記切り替え部を開状態とすることにより、前記誘導加熱装置を給電停止状態とし、前記切り替え部を一定時間閉状態とすることにより、前記誘導加熱装置を給電状態とするよう構成された請求項８に記載の非接触電力伝送装置。
  10. 高周波磁界を発生する加熱コイルと加熱側送信部とを有し、給電装置となる誘導加熱装置、および
    前記誘導加熱装置上に載置されて、前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて所望の電力を形成する非接触受電装置、を備え、
    前記非接触受電装置は、
    前記加熱コイルからの高周波磁界を受けて電力を出力する受電コイルと、
    前記受電コイルからの電力が供給される負荷装置と、
    前記受電コイルと前記負荷装置の接続を開閉する切り換え部と、
    前記誘導加熱装置からの信号を受信する受電側受信部と、
    前記受電側受信部が受信した信号に基づいて、前記負荷装置に電力を供給するように、前記切り換え部を閉状態に制御する受電側制御部と、を有する非接触電力伝送装置。
  11. 前記非接触受電装置は、前記受電コイルから電力が供給される電源回路を有し、前記電源回路の電力が前記受電側受信部と前記切り換え部に供給されるよう構成された請求項１０記載の非接触電力伝送装置。
  12. 前記非接触受電装置は、表示部と、前記誘導加熱装置からの高周波磁界を検出する高周波磁界検出部と、を有し、
    前記受電側制御部は、前記高周波磁界検出部が高周波磁界を検出し、かつ前記受電側受信部が前記誘導加熱装置からの信号を検出しない場合に、前記表示部により異常を報知するよう構成された請求項１０または１１に記載の非接触電力伝送装置。
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